Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen gemäß den Merkmalen des Patenanspruches 1.

Eng in Verbindung mit dem Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung stehen Bauteilverbindungen, die aus den beiden nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 10 2010 028 323.1 sowie aus der DE 2010 040 547.7 bekannt sind.

Zum relevanten Stand der Technik zählen ferner die DE 10 2009 049 602.5, DE 10 2008 038 747 A1 , DE 10 2009 041 161 A1 , DE 10 2010 028 322 A1 , DE 10 2007 044 635 A1 , DE 10 2004 046 584 A1 , DE 3302177 A1 , US 4 942 539, US 2003/0090682 A1 , EP 1 772 199 A1 , US 5 150 623, DE 197 45 728 A1 , DE 696 32 309 T2 sowie die DE 10 2007 061 803 B3.

In der Großserienfertigung von Fahrzeugkarosserien werden eine Vielzahl einzelner Karosserieteile sowie Anbauteile, wie z.B. Halterungen, etc. weitgehend vollautomatisiert von Robotern zusammengebaut. Bei einem Fügebzw. Verbindungsvorgang werden zwei oder mehrere Karosserieteile zunächst mittels aufwändiger Spann- und Aufnahmetechnik relativ zueinander positioniert und anschließend miteinander verbunden, z.B. durch Schweißen, Clinchen oder durch andere Fügeverfahren Bei der eingangs erwähnten DE 2010 040 547.7geht es um eine steckbare Klemmverbindung, mittels der zwei oder mehr Karosseriebauteile in einfacher Weise (vor-)montiert werden können. Von einem ersten der mindestens zwei Bauteile steht ein „männliches Fixierteil" ab, das in einer Einführrichtung in ein lochartiges, an dem anderen Fahrzeugbauteil vorgesehenes "weibliches Fixierelement" eingeführt wird. Das männliche Fixierelement weist einen Funktionskopf auf, der teilweise oder ganz die Form einer Kugel oder teilweise oder ganz eine kugelähnliche Form hat und der im Wesentlichen quer zur Einführrichtung ein Übermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement aufweist, so dass die beiden Fahrzeugkarosseriebauteile an den Fixierelementen aneinander geklemmt sind.

Im Fahrzeugkarosseriebau werden miteinander zu verbindende Karosserieteile üblicherweise mittels "bauteilspezifischer" Halte- bzw. Greifbzw. Transporteinrichtungen gehalten, erfasst bzw. transportiert. "Bauteilspezifisch" bedeutet, dass die betreffenden Einrichtungen individuell auf die Geometrie eines bestimmten Bauteils hin konstruiert und konzipiert sind. Häufig ist es so, dass von einer derartigen „Einrichtung" ein oder mehrere Positionierungs- oder Haltestifte abstehen, in die das betreffende Karosseriebauteil eingehängt wird. Hierzu sind am Karosseriebauteil entsprechende Aufnahmelöcher vorgesehen. Über die Aufnahmelöcher ist das zu fügende Fahrzeugkarosseriebauteil eindeutig in Bezug auf die betreffende Anlage bzw. das betreffende Werkzeug (d.h. in Bezug auf ein Werkzeugkoordinatensystem) positioniert.

Derartige Anlagen bzw. Vorrichtungen sind mit hohen Anschaffungsinvestitionen verbunden. Im Betrieb belegen sie kostbare Produktionsfläche, was wiederum mit Kosten verbunden ist. Wenn mehrere Karosseriebauteile zu einem Bauteilverbund miteinander verbunden werden sollen, ergeben sich durch die unterschiedlichen hierfür benötigten Vorrichtungen, Maschinen und Prozesse jeweils Bauteil- und Montagetoleranzen, die sich zu einer Gesamttoleranz des Bauteilverbunds aufaddieren. Um die Gesamttoleranz in tolerierbaren Grenzen zu halten, müssen die Einzeltoleranzen sehr eng gewählt werden, was die„Robustheit" des Fertigungsprozesses einschränkt und mit hohen Kosten verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen, insbesondere von Fahrzeugkarosseriebauteilen, anzugeben, das möglichst mit bauteilunspezifischen- bzw. geometrieunspezifischen Einrichtungen durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, beim Fügen von Bauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen für Fahrzeuge, das„Bauteilhandling" (Transport, Halten und Ausrichten von Bauteilen) und das Fügen der einzelnen Bauteile nicht wie bisher durch bauteil- bzw. geometrischspezifische Vorrichtungen durchzuführen. Vielmehr wird vorgeschlagen, bauteil- bzw. geometrieunspezifische Einrichtungen bzw. Anlagen (z. B. Greifsysteme) zu verwenden, die nicht nur einen bestimmten Bauteiltyp handhaben können, sondern mehrere, vorzugsweise eine unbestimmte Vielzahl verschiedener Bauteiltypen bzw. Geometrien.

Der oben verwendete Begriff "Fahrzeugbauteil" ist äußerst breit zu interpretieren. Er umfasst prinzipiell alle Arten von Bauteilen, die es bei einem Fahrzeug zu verbinden gilt, insbesondere Karosseriebauteile. Wenn im Folgenden von einem "Fahrzeugbauteil" die Rede ist, so ist dies nicht einschränkend zu interpretieren. Die Erfindung ist vielmehr ganz allgemein zur Verbindung von Bauteilen (auch in anderen Industriezweigen) zu verstehen. Dementsprechend breit sind die Patentansprüche zu interpretieren. Während bei herkömmlichen Fertigungsverfahren ein zu verarbeitendes Bauteil in exakt definierter (vorgegebener) Weise an einer Anlage (z. B. Greifsystem) gehalten und somit in exakt vordefinierter Weise relativ dazu positioniert sein muss, wird gemäß der Erfindung zunächst die Geometrie eines zu fügenden Bauteils und dessen Lage bzw. Position im Raum detektiert, z.B. über bildgebende Sensoreinrichtungen o.ä., wobei es nicht darauf ankommt, dass sich das betreffende Bauteil in einer exakt vorgegebenen Relativposition in Bezug auf die (z. B. Greifsystem) befindet. Die zur Detektierung der Bauteilgeometrie und der Bauteillage relevanten Bauteilmerkmale können durch die Form eines Bauteils gegeben sein oder speziell zu diesem Zweck in ein Bauteil eingebracht werden.

Beispielsweise kann in ein durch Tiefziehen hergestelltes Blechteil unmittelbar bei der Herstellung, d.h. während des Tiefziehvorgangs, eine Markierung (die z.B. die Form eines Fadenkreuzes haben kann) in das Blechteil eingeprägt werden. Derartige "Enddruckmarkierungen" können mittels optoelektronischer Einrichtungen detektiert und zur Erfassung der Bauteilposition im Raum sowie für spätere Maßhaltigkeitskontrollen einzelner Bauteile eines Bauteilverbunds relativ zueinander genutzt werden.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Ausrichtung einzelner miteinander zu verbindender Bauteile nicht relativ zu einem Koordinatensystem einer Anlage. Miteinander zu verbindende Bauteile werden vielmehr lediglich relativ zueinander ausgerichtet, d.h. unabhängig von der tatsächlichen Position und Ausrichtung eines Bauteils bzw. des Bauteilverbunds in Bezug auf ein orts- oder anlagenfestes Koordinatensystem.

Wenn man einen Bauteilverbund sukzessive durch Verbinden einzelner Bauteile zusammensetzt, so wird zu Beginn die Lage eines ersten Bauteils, d.h. eines Bauteils von dem man ausgehen möchte, im Raum ermittelt. Weitere, mit dem ersten Bauteil zu verbindende Bauteile werden in Bezug auf ein "Bauteilkoordinatensystem", das fest in Bezug auf das erste Bauteil ist, ausgerichtet.

Die relative Bewegung der miteinander zu verbindenden Bauteile zueinander kann softwaregesteuert mittels Standardaktuatoren, z.B. Robotern, geometrieunspezifischen Greifern, etc. erfolgen.

Durch die Möglichkeit, auf geometrischspezifische Vorrichtungen bzw. Halteeinrichtungen, Greifer zu verzichten, verringert sich der produktbezogene Investitionsaufwand. Da geometrieunspezifische Anlagen für unterschiedliche Bauteile verwendet werden können, kommt man insgesamt mit weniger Anlagen aus. Dementsprechend geringer ist der Flächenbedarf in der Produktion.

Durch die Verwendung bauteilunspezifischer Halte- bzw. Greifvorrichtungen (allgemein Anlagen) können viele verschiedene Bauteilvarianten oder auch verschiedene Bauteile mit ein- und derselben Anlage gefertigt werden (Abtauschflexibilität) und die Anlage somit maximal ausgelastet werden. Im Laufe eines Produktlebenszyklus' eingeführte Änderungen der Bauteilgeometrie können bei der Verwendung bauteilunspezifischer Anlagen durch entsprechende Anpassung der Software gehandelt werden, ohne dass hierzu Hardware-Änderungen erforderlich sind.

Auch eine Überprüfung der Maßhaltigkeit des Bauteilverbunds wird vorteilhafterweise relativ zu dem durch das erste Bauteil bzw. durch die Lage des ersten Bauteils im Raum definierte Bauteilkoordinatensystem durchgeführt. Dabei können idealerweise aber nicht notwendigerweise ausschließlich dieselben Sensoreinrichtungen verwendet werden, die auch zur Ausrichtung der Bauteile eingesetzt werden.

Formuliert man die Erfindung etwas konkreter, so geht man von einem ersten Bauteil, bei dem es sich beispielsweise um ein Karosseriebauteil für eine Fahrzeugkarosserie handeln kann, aus. Das erste Bauteil wird im Raum fixiert, z.B. mittels eines Roboters, der einen Greifer aufweisen kann, welcher nicht notwendigerweise individuell auf ein ganz bestimmtes erstes Bauteil abgestimmt sein muss. Vielmehr kann eine "Standardgreifeinrichtung" verwendet werden, die zum Greifen einer Vielzahl unterschiedlicher Geometrien geeignet ist.

Wenn das erste Bauteil im Raum fixiert ist, braucht dessen exakte Lage im Raum (noch) nicht bekannt sein bzw. kann unbekannt sein. Die exakte Lage des ersten Bauteils im Raum wird gemäß der Erfindung mittels einer "Positionserkennungseinrichtung" ermittelt, welche die Lage des ersten Bauteils im Raum eindeutig beschreibende Lageinformationen erzeugt. Der Begriff "Positionserkennungseinrichtung" ist äußerst breit auszulegen. Er umfasst grundsätzlich sämtliche Einrichtungen, die zur Ermittlung und Beschreibung der Lage eines Gegenstands im Raum verwendet werden kann, insbesondere bildgebende Einrichtungen bzw. Verfahren, die mit Kamerasystemen und Auswerteelektroniken arbeiten.

Wenn die exakte Lage des ersten Bauteils im Raum ermittelt wurde, wird an dem ersten Bauteil mindestens ein "erstes Fixierelement" angebracht oder erzeugt. Bei dem ersten Fixierelement kann es sich beispielsweise um ein separates Element handeln, das von außen her an das erste Bauteil herangebracht und mit diesem verbunden wird. Alternativ dazu könnte das erste Fixierelement auch durch Umformen des ersten Bauteils an einer bestimmten Stelle aus dem Material des ersten Bauteils erzeugt werden.

Das Anbringen bzw. Erzeugen des mindestens einen ersten Fixierelements erfolgt mittels einer elektronisch gesteuerten (Fertigungs-)Einrichtung, die das mindestens eine erste Fixierelement unter Verwendung der zuvor ermittelten Lageinformationen, welche die Lage des ersten Bauteils im Raum beschreiben, in einer vorgegebenen Position relativ zu dem ersten Bauteil anordnet bzw. erzeugt. Das erste Fixierelement wird also in Bezug auf ein durch das erste Bauteil definierte Bearbeitungskoordinatensystem angebracht bzw. erzeugt.

In einem weiteren Schritt wird ein zweites Bauteil an dem ersten Bauteil lösbar fixiert. Die Verbindung erfolgt über mindestens ein an dem zweiten Bauteil vorgesehenes zweites Fixierelement, das mit dem am ersten Bauteil vorgesehenen ersten Fixierelement eine lösbare Verbindung bildet. Auf diese Weise können Bauteilverbünde nach einem ähnlichen Prinzip aufgebaut werden, wie man es aus dem Spielzeugbereich von z. B. Klemmbausteinen her kennt.

Vorzugsweise wird das zweite Bauteil automatisiert an dem ersten Bauteil fixiert. Dies kann mit einer elektronisch gesteuerten Einrichtung erfolgen, der die zuvor ermittelten Lageinformationen, welche die exakte Lage des ersten Bauteils im Raum beschreiben, zugeführt werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Lage des mindestens einen ersten Fixierelements mittels einer Positionserkennungseinrichtung detektiert werden bzw. es können die für das Anbringen oder Erzeugen des ersten Fixierelements an dem ersten Bauteil verwendeten Lageinformationen, welche die vorgegebene Position des ersten Fixierelements relativ zu dem ersten Bauteil beschreiben, verwendet werden. Unter Verwendung dieser oder derartiger Lageinformationen kann das zweite Bauteil mittels der elektronisch gesteuerten Einrichtung relativ zu dem ersten Bauteil bzw. relativ zu dem mindestens einen ersten Fixierelement ausgerichtet werden.

Selbstverständlich kann das zweite Bauteil auch von Hand an dem ersten Bauteil durch Zusammenstecken der einander zugeordneten Fixierelemente fixiert werden.

Das lösbare aneinander Fixieren der beiden Bauteile erfolgt so, dass das eine Fixierelement entlang einer Einführrichtung an das an dem anderen Bauteil vorgesehene andere Fixierelement herangeführt bzw. in das an dem anderen Bauteil vorgesehene Fixierelement eingeführt und festgeklemmt wird. Nach dem lösbaren Verbinden der beiden Bauteile sind diese in Richtungen quer zu der Einführrichtung unverschieblich relativ zueinander (lösbar) fixiert.

Die Fixierelemente können so ausgebildet sein, dass sie eine Clip- oder Schnappverbindung bilden. Es kann vorgesehen sein, dass das eine Fixierelement an dem anderen Fixierelement eingerastet wird bzw. dass das eine Fixierelement in eine das andere Fixierelement hintergreifende Position gebracht wird. Zwischen den Fixierelementen kann also ein entgegen der Einführrichtung wirkender Formschluss vorgesehen sein. Ein derartiger Formschluss bzw. Hinterschnitt muss aber nicht notwendigerweise vorgesehen sein.

Die beiden Bauteile können mittels eines Fixierelementpaars rein kraftschlüssig aneinander geklemmt werden. Alternativ dazu können die beiden Bauteile mittles eines Fixierelementpaars kraftschlüssig und formschlüssig aneinander geklemmt werden.

Nach dem lösbaren (Vor-)Fixieren der beiden Bauteile über die Fixierelemente können die Bauteile unlösbar miteinander verbunden werden, z.B. durch Verschweißen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass für das unlösbare Verbinden keine weiteren Spann- bzw. Klemmvorrichtungen benötigt werden, welche (während des z.B. Schweißvorgangs) die beiden Bauteile zusammendrücken. Vielmehr genügt es, dass die beiden Bauteile vor bzw. während des Verschweißens ausschließlich durch die lösbar miteinander verbundenen Fixierelemente relativ zueinander gehalten werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als erstes Fixierelement ein "männliches Fixierelement" verwendet, d.h. ein Element, das von dem ersten Bauteil in irgendeiner Weise "absteht". Bei dem zweiten Fixierelement handelt es sich vorzugsweise um ein mit dem männlichen Fixierelement zusammenwirkendes weibliches Fixierelement. Durch Zusammen- bzw. Ineinanderstecken der beiden Fixierelemente können die Bauteile aneinander geklemmt werden. Der Begriff "weibliches Fixierelement" ist ebenfalls äußerst breit auszulegen. Gemeint sind konstruktive Gestaltungen, die es ermöglichen, das männliche Fixierelement in einer Einführrichtung in das weibliche Fixierelement einzuführen. Die (Fahrzeug-)Bauteile können also, ähnlich wie dies von Steckbaukästen aus dem Spielwarenbereich bekannt ist, einfach zusammengesteckt und auf diese Weise relativ zueinander (vor-)fixiert werden.

Das männliche Fixierelement weist im Wesentlichen quer zur Einführrichtung ein Übermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement auf, wodurch die beiden Bauteile nach dem Zusammenstecken an den Fixierelementen aneinander geklemmt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als erstes Fixierelement ein Element verwendet, welches als kugelförmiges oder kugelähnliches Element ausgebildet ist oder welches einen kugelförmigen oder kugelähnlichen Abschnitt aufweist. Das männliche Fixierelement kann vollständig aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium bestehen. Es kann beispielsweise stoffschlüssig mit dem ersten Bauteil verbunden werden, z.B. durch Verschweißen. Insbesondere kann eine als erstes Fixierelement fungierende Kugel unmittelbar auf das erste Bauteil aufgeschweißt werden.

Alternativ dazu kann auch ein erstes Fixierelement verwendet werden, welches einen Funktionskopf aufweist, der teilweise oder ganz die Form einer Kugel oder ganz oder teilweise eine kugelähnliche Form hat und einen mit dem Funktionskopf (z. B. einstückig) verbundenen Fußbereich. Der Fußbereich kann z.B. mittels eines kalten Fügeverfahrens (z.B. Stanznieten, Einpressen) formschlüssig mit dem ersten Bauteil verbunden werden. Der oben verwendete Begriff "kugelähnlich" ist ebenfalls sehr breit zu interpretieren und nicht auf den mathematischen Begriff einer Kugelgeometrie beschränkt. "Kugelähnlich" kann z.B. "konvex gewölbt" bedeuten. Vorzugsweise ist das kugelförmige oder kugelähnlich gestaltete männliche Fixierelement rotationssymmetrisch bezüglich einer Normalenrichtung eines oder beider Fahrzeugbauteile an der Stelle des männlichen Fixierelements. Die Begriffe "kugelartig" oder "kugelähnlich" umfassen ganz allgemein "runde" bzw. "gewölbte", insbesondere "konvex gewölbte" Geometrien".

Ein derart gestaltetes männliches Fixierelement kann sehr mit dem zweiten (Fahrzeug-)Bauteil zusammengesteckt werden. Durch eine runde, kantenlose Geometrie des männlichen Fixierelements minimiert sich die Gefahr, dass sich die beiden (Fahrzeug-)Bauteile beim Zusammenstecken ungewollt verkannten.

Wird ein erstes Fixierelement verwendet, das durch einen Funktionskopf und einen damit verbundenen Fußbereich gebildet ist, so kann der Fußbereich, ganz allgemein gesprochen, die Funktion eines Verbindungselements übernehmen, über welches der Funktionskopf mit dem ersten Bauteil verbunden wird.

Der Fußbereich kann kostengünstig als "Einpresselement" ausgebildet sein. Er kann mit gängigen Einpressverfahren (wie z.B. Stanznieten) hochpräzise in das zweite Bauteil "eingepresst" werden, derart, dass sich durch das Einpressen eine unlösbare, d.h. eine dauerhaft feste, formschlüssige Verbindung mit dem ersten Bauteil ergibt. Der Fußbereich kann z.B. als selbststanzender Niet ausgeführt sein. Das Einpressen des Fußabschnitts kann vollautomatisiert mittels einer entsprechenden Robotereinrichtung durchgeführt werden. Alternativ dazu kann eine Einpresseinrichtung in ein Umformwerkzeug integriert sein. Beispielsweise kann in ein Tiefziehwerkzeug eine Stanznieteinrichtung integriert sein, die es ermöglicht, während oder gegen Ende eines Tiefziehvorgangs, durch den das erste (Blech-)Bauteil dreidimensional umgeformt wird, das männliche Fixierelement zu setzen. Alternativ dazu könnte der Fußbereich auch als Schraubenschaft ausgeführt und dazu bestimmt sein, in eine zugeordnete Gewindebohrung des ersten Bauteils eingeschraubt zu werden.

(Fahrzeug-)Bauteile, wie z.B. einzelne Karosserieteile, können durch ein oder mehrere derartige Fixierelementpaare miteinander verbunden, d.h. (vor-)montiert werden. Die einzelnen Bauteile brauchen dabei lediglich "zusammengesteckt" werden. Je nach Art der (Fahrzeug-)Bauteile und der konstruktiv vorgesehenen "Klemmkraft" können die beiden (Fahrzeug-)Bauteile ausschließlich über derartige Fixierelementpaare miteinander verbunden sein oder zusätzlich über eine oder mehrere andere Verbindungstechniken, wie z.B. Schweißen, Schrauben, Nieten, Clinchen, etc. In Betracht kommen dabei insbesondere auch solche Verbindungstechniken, die von einer einzigen Bauteilseite her durchführbar sind ("einseitige Verbindungsverfahren"). Exemplarisch sei hier das Laserschweißen genannt, bei dem im Unterschied zu Punktschweißverfahren der "Bauteilverbund" nicht von beiden Seiten her mittels einer Schweißzange zugänglich sein muss, sondern von einer einzigen Seite her gearbeitet werden kann.

Das weibliche Fixierelement kann durch ein in dem zweiten (Fahrzeug-)Bauteil vorgesehenes "Durchgangsloch" gebildet sein. Der Begriff "Durchgangsloch" ist breit zu interpretieren und nicht per se auf eine bestimmte Lochgeometrie beschränkt. Das Durchgangsloch kann z.B. kreisförmig sein oder eine von einer Kreisform abweichende Geometrie aufweisen, wie z.B. eine im Wesentlichen quadratische Geometrie, eine drei-, vier- oder mehreckförmige Geometrie, wobei die "Ecken" ausgerundet sein können.

Da das mindestens eine männliche Fixierelement quer zur Einführrichtung ein gewisses Übermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement aufweist, müssen die beiden Fixierelemente - oder zumindest eines der beiden Fixierelemente - eine gewisse "Mindestelastizität" aufweisen, so dass das Zusammenstecken ermöglicht wird und nach dem Zusammenstecken eine hinreichende Klemmkraft bestehen bleibt.

Bei dem männlichen Fixierelement bzw. bei dem Funktionskopf des männlichen Fixierelements kann es sich z.B. um eine Kugel aus Vollmaterial handeln, insbesondere um eine Stahl- oder Aluminiumkugel. Eine derartige "Vollkugel" weist eine vergleichsweise geringe Elastizität auf. Die für ein Zusammenstecken erforderliche Mindestelastizität kann durch eine entsprechende Gestaltung des weiblichen Fixierelements erreicht werden.

Es kann vorgesehen sein, dass die beiden (Fahrzeug-)Bauteile nach dem Zusammenstecken an den Fixierelementen in Richtungen, die quer zur Einführrichtung sind, spielfrei miteinander verbunden, d.h. unverschieblich relativ zueinander fixiert sind.

Wie bereits erwähnt, können die beiden (Fahrzeug-)Bauteile über mehrere derartige oder ähnliche Bauteilverbindungen relativ zueinander (vor-)fixiert werden. Dementsprechend kann an einem der beiden (Fahrzeug-)Bauteile mindestens ein weiteres derartiges (siehe vorangegangene Beschreibung) männliches Fixierelement vorgesehen sein, das ebenfalls teilweise oder ganz die Form einer Kugel bzw. teilweise oder ganz eine kugelähnliche Form hat und das in einer bzw. in derselben Einführrichtung wie das erste männliche Fixierelement in ein zugeordnetes weiteres weibliches Fixierelement eingeführt werden kann bzw. eingeführt ist, das an dem betreffenden anderen (Fahrzeug-)Bauteil vorgesehen ist. Das mindestens eine weitere weibliche Fixierelement kann durch einen Schlitz bzw. durch ein längliches Durchgangsloch gebildet sein, in dem das weitere männliche Fixierelement bzw. ein Funktionskopf des weiteren männlichen Fixierelements in einer Längsrichtung des Schlitzes bzw. des länglichen Durchgangslochs verschieblich ist.

Anschaulich gesprochen bildet die eine "Bauteilverbindung" ein "Festlager" und die mindestens eine weitere Bauteilverbindung ein "Loslager". Dies hat den Vorteil, dass die beiden miteinander zu verbindenden (Fahrzeug- )Bauteile "schwimmend" und somit im Wesentlichen spannungsfrei zusammengesteckt bzw. aneinander fixiert werden können.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist an einem Rand des das weibliche Fixierelement bildenden Durchgangslochs mindestens ein von dem zweiten (Fahrzeug-)Bauteil abstehendes, biegeelastisches Klemmelement vorgesehen. Das Klemmelement übt von außen her eine im Wesentlichen quer zur Einführrichtung wirkende Klemmkraft auf eine Außenseite des Funktionskopfs des männlichen Fixierelements aus. Das Klemmelement kann den Funktionskopf des männlichen Fixierelements hintergreifen. Dies muss aber nicht unbedingt der Fall sein. Im Falle eines Hinterschnitts kommt es beim Zusammenfügen, d.h. beim Zusammenstecken der beiden Fixierelemente zu einem "Überdrücken" und somit zu einem hörbaren Einrasten des Funktionskopfs des männlichen Fixierelements in bzw. an dem weiblichen Fixierelement.

Bei dem Klemmelement kann es sich um einen sich entlang des gesamten Rands des Durchgangslochs erstreckenden Klemmkragen handeln. Alternativ dazu kann auch lediglich ein sich über einen Umfangsabschnitt erstreckendes Klemmkragenelement vorgesehen sein. Ferner können entlang des Durchgangslochs mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Klemmkrägen vorgesehen sein, die den Funktionskopf des männlichen Fixierelements jeweils auf einem Umfangsabschnitt oder jeweils an einer Umfangsstelle von außen her berühren. Es kann auch vorgesehen sein, dass lediglich ein Teil der vorgesehenen Klemmkrägen von außen her gegen den Funktionskopf des männlichen Fixierelements drückt.

Es kann vorgesehen sein, dass der Klemmkragen bzw. die Klemmkrägen in Einführrichtung bzw. entgegen der Einführrichtung von dem zweiten (Fahrzeug-)Bauteil absteht bzw. abstehen. Der mindestens eine Klemmkragen muss nicht ganz senkrecht in Bezug auf das zweite Fahrzeugteil umgebogen werden, sondern kann leicht schräg angestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Klemmkragen mit der Oberfläche des zweiten (Fahrzeug-)Bauteils im Bereich des Durchgangslochs einen Winkel einschließt, der im Bereich zwischen 80° und 90° liegt.

Bei dem ersten und/oder bei dem zweiten (Fahrzeug-)Bauteil kann es sich um ein Blechbauteil, insbesondere um ein Karosseriebauteil, handeln. Alternativ dazu kann es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten (Fahrzeug-)Bauteil auch um ein Kunststoffbauteil, insbesondere um ein aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehendes Kunststoffbauteil handeln.

Das das weibliche Fixierelement bildende Durchgangsloch kann aus dem zweiten (Fahrzeug-)Bauteil ausgestanzt sein. Bei dem Klemmkragen kann es sich um einen "umgebogenen" bzw. "hochgestellten" oder hochstehenden Abschnitt des ausgestanzten Durchgangslochs handeln.

Bei einem oder bei beiden der Fahrzeugteile kann es sich insbesondere um Tiefziehteile handeln. Das mindestens eine weibliche Fixierelement, das z.B. durch ein Durchgangsloch gebildet sein kann, kann unmittelbar im Tiefziehwerkzeug ausgestanzt oder in einem nachfolgenden Fertigungsschritt hergestellt werden. Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Ein Blech mit einer aufgeschweißten Stahlkugel;

Figuren 2, 3 ein Blech mit einem Durchgangsloch mit umlaufenden Klemmkragen;

Figuren 4-6 verschiedene Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen

Klemmkrägen;

Figur 7 zwei schwimmend aneinander fixierte Bauteile gemäß der Erfindung;

Figur 8 ein erstes Ausführungsbeispiel eines männlichen

Fixierelements gemäß der Erfindung;

Figur 9 ein zweites Ausführungsbeispiel eines männlichen

Fixierelements gemäß der Erfindung; und

Figur 10 eine schematische Darstellung, welche das Verfahren zum

Verbinden zweier Bauteile gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt.

Figur 1 zeigt ein erstes Blech 1 , auf dem ein männliches Fixierelement fixiert ist, das einen als Stahlkugel 2 ausgebildeten Funktionskopf aufweist.

Die Figuren 2, 3 zeigen ein zweites Blech 3, in das ein Durchgangsloch 4 gestanzt ist, welches einen umgebogenen Kragen 5 aufweist, der als Klemmkragen fungiert. Das Durchgangsloch 4 bzw. der Klemmkragen 5 haben einen geringfügig kleineren Durchmesser als die den Funktionskopf bildende Kugel 2. Der Klemmkragen ist jedoch hinreichend elastisch, so dass die Kugel 2 in bzw. durch das Durchgangsloch 4 gedrückt werden kann.

Das Durchgangsloch 4 kann, wie in den Figuren 2, 3 gezeigt, eine annähernd viereckige bzw. quadratische Form haben. Im Falle einer annähernd quadratischen Durchgangslochgeometrie, drückt der Klemmkragen 5 punktförmig an vier jeweils ca. 90° voneinander beabstandeten Stellen von außen her gegen die Kugel 2.

Figur 4 zeigt die beiden Bleche 1 , 3 in zusammengestecktem Zustand. Die an dem Blech 1 fixierte Kugel wurde von unten her durch das Durchgangsloch 4 hindurchgesteckt. Der Klemmkragen 5 drückt im Wesentlichen quer zu einer Einführrichtung 6 von außen her gegen die Kugel 2. Die beiden Bleche 1 , 3 sind damit in Richtungen, die quer zur Einführvorrichtung 6 sind, fest und im Wesentlichen spielfrei relativ zueinander positioniert.

Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem anstatt eines umlaufenden Klemmkragens in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt mehrere zahnartige Klemmkragenelemente 5a, 5b, 5c vorgesehen sind.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 sind lediglich zwei derartige zahnartige Klemmkragenelemente 5a, 5b vorgesehen, die in Umfangsrichtung ca. 180° voneinander beabstandet sind. Die beiden Klemmkragenelemente 5a, 5b sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der Kugel 2 angeordnet.

Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem auf einem ersten Blech 1 beabstandet voneinander eine erste Kugel 2a und eine zweite Kugel 2b angeordnet sind. Die beiden Kugeln 2a, 2b sind jeweils über einem hier nicht näher zu erkennenden Fußbereich des jeweiligen männlichen Fixierelements mit dem Blech 1 verbunden. Die Fußbereiche bzw. Fußabschnitte können z.B. über kalte Fügeverfahren mit dem Blech 1 verbunden worden sein. In Betracht kommen verschiedenste Arten von "Einpressverfahren", wie z.B. Stanznietverfahren.

In dem zweiten Blech 3 ist ein erstes der Kugel 2a zugeordnetes rechteckiges bzw. quadratisches Durchgangsloch 4a vorgesehen, das einen umlaufenden Klemmkragen 5 aufweist, ähnlich wie er in den Figuren 2 - 4 gezeigt ist. Im Bereich der Kugel 2a sind die beiden Bleche 1 , 3 somit fest quer zur Einführrichtung relativ zueinander fixiert.

Bei dem zweiten Durchgangsloch 4b hingegen handelt es sich um ein längliches Durchgangsloch, mit zwei in Lochlängsrichtung verlaufenden Klemmkrägen 5a, 5b, die voneinander gegenüberliegenden Seiten her gegen die Außenseite der Kugel 2b drücken. Bei der in Figur 7 gezeigten Anordnung sind die Bleche "schwimmend" aneinander fixiert. Durch das Langloch 4b werden Spannungen zwischen den Befestigungsstellen vermieden.

Die beiden Bleche 1 , 3 können einfach zusammengesteckt und anschließend z.B. durch Schweißen dauerhaft fest miteinander verbunden werden. Die beim Schweißen auftretenden Wärmedehnungen werden aufgrund der schwimmenden Anordnung der beiden Bleche "automatisch" ausgeglichen.

Figur 8 zeigt ein männliches Fixierelement 2, welches einen kugelförmigen Funktionskopf 2' und einen einstückig damit verbundenen Fußbereich bzw. Fußabschnitt 2" aufweist. Der Fußbereich 2" ist hier in der Form eines (selbststanzenden) Stanzniets ausgebildet. Beim Setzen, d.h. beim Einpressen des als Stanzniet ausgebildeten Fußbereichs 2", dringt der stirnseitige Bereich des Fußbereichs 2" in das erste Blech 1 (vgl. Figur 1) ein und weitet sich dabei radial auf, wodurch sich eine dauerhaft feste, formschlüssige Verbindung mit dem ersten Blech 1 ergibt. Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Funktionskopf 2' einen oberen, konisch nach oben hin zulaufenden, gerundeten Bereich 2'a und einen sich nach unten daran anschließenden kugelförmigen Bereich 2'b aufweist, der analog zum Ausführungsbeispiel der Figur 8 als Stanzniet ausgebildet ist.

Figur 10 beschreibt das Grundprinzip des Verfahrens zum Verbinden von Bauteilen gemäß der Erfindung. Ein erstes Bauteil 1 wird mittels einer ersten Halte- bzw. Greifeinrichtung 10, bei der es sich beispielsweise um einen Roboter handeln kann, erfasst und im Raum fixiert. Der in Figur 10 gezeigte handartige Greifer 11 soll verdeutlichen, dass es sich um einen nicht individuell auf das erste Bauteil 1 abgestimmten Greifer handelt, sondern um einen bauteilunspezifischen Standardgreifer, der dazu in der Lage ist, ganz unterschiedlich gestaltete Bauteile zu erfassen und zu fixieren. Die Relativposition des ersten Bauteils in Bezug auf den Greifer 11 muss nicht exakt bekannt sein bzw. kann sogar unbekannt sein.

Zur Ermittlung der exakten Lage des ersten Bauteils 1 im Raum wird eine Positionserkennungseinrichtung 12 verwendet. Bei der Positionserkennungseinrichtung 12 kann es sich beispielsweise um ein (z. B. aus mehreren Kameras bestehendes) Kamerasystem handeln, das über eine Bildauswerteelektronik verfügt. Die Positionserkennungseinrichtung 12 ist dazu in der Lage, die Position bestimmter Geometriemerkmale von Bauteilen, wie z.B. Ecken, Kanten, Löcher, eingeprägte Fadenkreuzmarkieren 13 etc. zu detektieren. Durch Detektieren mehrerer derartiger Merkmale bzw. geometrischer Orte kann a) festgestellt werden, um welches erste Bauteil aus einer der Anlage bekannten Menge erster Bauteile es sich handelt, und b) die exakte Lage des ersten Bauteils 1 im Raum ermittelt werden. Die Lage des ersten Bauteils 1 im Raum definiert ein für nachfolgende Arbeitsschritte verwendetes Bearbeitungskoordinatensystem.

Sobald bekannt ist, um welches erste Bauteil 1 es sich handelt und in welcher exakten Position sich das erste Bauteil 1 im Raum befindet, wird an dem ersten Bauteil 1 ein erstes Fixierelement angebracht bzw. erzeugt. Bei der in Figur 10 gezeigten Darstellung wird mittels eines zweiten Greifarms 14 eine als erstes Fixierelement fungierende Kugel 2 in einer vorgegebenen Position relativ zu dem ersten Bauteil 1 auf dem ersten Bauteil 1 appliziert. Die Kugel 2 kann beispielsweise mittels eines hier nicht näher dargestellten Schweißroboters mit dem ersten Bauteil 1 verschweißt werden.

Wie in Figur 10 schematisch angedeutet ist, können mehrere derartige als erste Fixierelemente fungierende Kugeln auf das erste Bauteil 1 aufgeschweißt werden. Mittels einer weiteren Greifeinrichtung (z.B. Roboter) 15 wird ein zweites Bauteil 3, das an den Stellen, an denen die Kugeln auf das erste Bauteil 1 aufgeschweißt werden, mit Durchgangslöchern versehen ist, auf das erste Bauteil 1 aufgesteckt. Die Durchgangslöcher fungieren dabei als zweite Fixierelemente.

Die beiden Bauteile 1 , 3 werden, wie in Figur 10 dargestellt ist, durch mehrere derartige Fixierelementpaare kraft- und/oder formschlüssig zusammengesteckt. Die Fixierelementpaare können so konzipiert sein, dass sie ein Zusammenclipsen der beiden Bauteile 1 , 3 ermöglichen. Hierbei handelt es sich um eine lösbare Verbindung der beiden Bauteile 1 , 3. Die beiden Bauteile 1 , 3 sind über die Fixierelementpaare aber hinreichend fest zusammen gehalten, dass, ohne weitere Klemm- oder Spanneinrichtungen, die beiden Bauteile 1 , 3 in einem weiteren Verfahrensschritt mittels einer Schweißeinrichtung 16 miteinander verschweißt werden können.